RU2325037C2 - Method of determining optic fibre beat length at transmission line section - Google Patents

Method of determining optic fibre beat length at transmission line section Download PDF

Info

Publication number
RU2325037C2
RU2325037C2 RU2006124063/28A RU2006124063A RU2325037C2 RU 2325037 C2 RU2325037 C2 RU 2325037C2 RU 2006124063/28 A RU2006124063/28 A RU 2006124063/28A RU 2006124063 A RU2006124063 A RU 2006124063A RU 2325037 C2 RU2325037 C2 RU 2325037C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
transmission line
length
beat length
optic
Prior art date
Application number
RU2006124063/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006124063A (en
Inventor
Владимир Александрович Бурдин (RU)
Владимир Александрович Бурдин
Антон Владимирович Бурдин (RU)
Антон Владимирович Бурдин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие СвязьАвтоматикаМонтаж" (ООО НПП САМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие СвязьАвтоматикаМонтаж" (ООО НПП САМ) filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие СвязьАвтоматикаМонтаж" (ООО НПП САМ)
Priority to RU2006124063/28A priority Critical patent/RU2325037C2/en
Publication of RU2006124063A publication Critical patent/RU2006124063A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325037C2 publication Critical patent/RU2325037C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

FIELD: fibre optic equipment.
SUBSTANCE: at the near end of the optic fibre transmission line, an optical sounding pulse pattern is entered in the fibre optic. The Rayleigh back scattering signal received from the optic fibre at the near end is applied to the input of an optic radiation polarisation analyzer. At the output, the power of single polarisation optic radiation is received and the back scattering characteristic is measured. The sounding pulse length is set several times more than the beat length. Previously, the measured back scattering characteristic is converted so as to suppress distortions due to the form and final length of the sounding pulses. The periodic component is extracted and divided into elementary sections, and the beat length is determined for each elementary section, as half of the component period.
EFFECT: dynamic range expansion.
4 dwg

Description

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для определения распределения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, что позволяет оценивать такие характеристики линейного тракта, как длина корреляции, поляризационная модовая дисперсия.The invention relates to a fiber-optic communication technique and can be used to determine the distribution of the length of the beats of an optical fiber on a portion of a transmission line, which makes it possible to evaluate such characteristics of a linear path as the correlation length, polarization mode dispersion.

Способы измерения характеристик оптического волокна /1-3/, основанные на рефлектометрическом методе, заключаются в том, что на ближнем конце в оптическое волокно вводится оптический зондирующий сигнал, в качестве которого используется непрерывное оптическое излучение лазера, модулированное псевдослучайной последовательностью импульсов, на ближнем конце принимается оптическое излучение обратного релеевского рассеяния, принятый сигнал демодулируется, и по полученной характеристике обратного рассеяния определяются искомые характеристики оптического волокна. Допустимая мощность лазеров непрерывного излучения, вводимая в оптическое волокно, ограничена уровнями лазерного пробоя. Стоимость мощных лазеров непрерывного излучения, работающих в рабочем диапазоне кварцевых оптических волокон, велика. Как следствие, протяженность участков, контролируемых с помощью системы ROSE (Rayleigh Optical Scattering and Encoding), реализующей подобные способы, на практике мала (порядка 5 км).The methods of measuring the characteristics of the optical fiber / 1-3 /, based on the reflectometric method, are that an optical probe signal is introduced into the optical fiber at the proximal end, which is used as a continuous optical laser radiation modulated by a pseudo-random pulse sequence, at the proximal end optical radiation of backward Rayleigh scattering, the received signal is demodulated, and the desired characteristics are determined from the obtained backscattering characteristic tics of the optical fiber. The permissible power of cw lasers introduced into the optical fiber is limited by the levels of laser breakdown. The cost of high-power continuous wave lasers operating in the operating range of quartz optical fibers is high. As a result, the length of sites controlled by the ROSE (Rayleigh Optical Scattering and Encoding) system that implements such methods is small in practice (about 5 km).

Известен рефлектометрический способ локализации участков волоконно-оптической линии передачи с повышенными значениями поляризационной модовой дисперсии /4/, основанный на измерении степени деполяризации DOP (Degree of polarization). Данный способ не позволяет измерять длину биений.A known reflectometric method for localizing portions of a fiber optic transmission line with increased values of the polarization mode dispersion / 4 / is based on measuring the degree of depolarization DOP (Degree of polarization). This method does not allow to measure the length of the beats.

Известен способ измерения характеристик линейного тракта оптической линии передачи /5/, в частности длины биений оптического волокна, заключающийся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, разбивают ее на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода изменений характеристики. Данный способ для измерения длины биений оптических волокон с большими значениями поляризационной модовой дисперсии требует высокой разрешающей способности. Необходимо, чтобы длительность зондирующих импульсов была в несколько раз меньше времени распространения их на длине биений. При измерениях типичных ступенчатых одномодовых оптических волокон она должна быть не более 10 нс. Как известно, энергия импульса пропорциональна его длительности. Как следствие, при малой длительности импульсов динамический диапазон оптического рефлектометра невелик. Соответственно, требования, которые предъявляет данный способ к длительности зондирующих импульсов, ограничивают динамический диапазон оптического рефлектометра и не позволяют реализовать измерения длины биений на линиях передачи даже относительно большой протяженности - 30...50 км и более.A known method of measuring the characteristics of the linear path of the optical transmission line / 5 /, in particular the beat length of the optical fiber, is that at the proximal end of the fiber optic transmission line, a sequence of optical probe pulses is introduced into the optical fiber, and a signal arriving at the proximal end from the optical fiber Rayleigh backscattering is fed to the input of an optical radiation polarization analyzer, at the output of which the optical radiation power of one polarization is received and x the backscattering characteristic, divide it into elementary sections and determine the length of the beats in each elementary section as half the period of change in the characteristic. This method for measuring the beat length of optical fibers with large values of polarization mode dispersion requires high resolution. It is necessary that the duration of the probe pulses be several times less than the time of their propagation along the beat length. When measuring typical stepped single-mode optical fibers, it should be no more than 10 ns. As you know, the pulse energy is proportional to its duration. As a result, with a short pulse duration, the dynamic range of the optical reflectometer is small. Accordingly, the requirements of this method for the duration of the probe pulses limit the dynamic range of the optical reflectometer and do not allow measuring the length of the beats on transmission lines even of relatively long lengths - 30 ... 50 km or more.

Сущностью предлагаемого изобретения является увеличение динамического диапазона.The essence of the invention is to increase the dynamic range.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, заключающегося в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, при этом задают длительность зондирующих импульсов в несколько раз больше длины биений, предварительно преобразуют измеренную характеристику обратного рассеяния так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую затем разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей.This essence is achieved by the fact that according to the method for determining the beat length of an optical fiber in a portion of a transmission line, which consists in the fact that at the proximal end of a fiber-optic transmission line, a sequence of optical probe pulses is introduced into the optical fiber, and a reverse relay signal arriving at the proximal end from the optical fiber scattering is fed to the input of an analyzer of polarization of optical radiation, at the output of which the power of optical radiation of one polarization is received and backscattering, in this case, the duration of the probe pulses is set several times longer than the beat length, the measured backscattering characteristic is preliminarily converted so that distortions caused by the shape and final duration of the probe pulses are suppressed, and the periodic component is extracted, which is then divided into elementary sections and determined the length of the beats on each elementary site as half the period of this component.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.Figure 1 presents the structural diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство содержит генератор зондирующих импульсов 1, выход которого соединен с входом источника оптического излучения 2 (лазер), выход которого через оптический разветвитель 3 подключен на ближнем конце линии передачи к оптическому волокну 4. На ближнем конце линии передачи оптическое волокно 4 через оптический разветивитель 3 подключено к входу анализатора поляризации оптического излучения 5, выход которого подключен к входу фотоприемника 6. Выход фотоприемника 6 соединен с входом блока обработки 7, а выход блока обработки 7 соединен с входом блока отображения 8. При этом второй выход генератора зондирующих импульсов 1 соединен с вторым входом блока обработки 7.The device comprises a probe pulse generator 1, the output of which is connected to the input of the optical radiation source 2 (laser), the output of which through the optical splitter 3 is connected at the near end of the transmission line to the optical fiber 4. At the near end of the transmission line, the optical fiber 4 is connected through the optical splitter 3 to the input of the polarization analyzer of optical radiation 5, the output of which is connected to the input of the photodetector 6. The output of the photodetector 6 is connected to the input of the processing unit 7, and the output of the processing unit 7 is connected to input the display unit 8. In this case, the second output of the probe pulse generator 1 is connected to the second input of the processing unit 7.

Устройство работает следующим образом. Последовательность зондирующих импульсов, длительность которых в несколько раз больше длины биений, от генератора зондирующих импульсов 1 поступает на вход источника оптического излучения 2, с выхода которого оптические зондирующие импульсы через оптический разветвитель 3 поступают на ближнем конце линии передачи в оптическое волокно 4. На ближнем конце линии передачи сигнал обратного релеевского рассеяния из оптического волокна 4 через оптический разветвитель 3 поступает на вход анализатора поляризации оптического излучения 5, с выхода которого оптическое излучение обратного релеевского рассеяния одной поляризации поступает на вход фотоприемника 6, где преобразуется в электрический сигнал, который с выхода фотоприемника 6 поступает на вход блока обработки 7. При этом зондирующие импульсы с второго выхода генератора 1 поступают на второй вход блока обработки 7, обеспечивающего синхронизацию, что позволяет измерить зависимость мощности обратного рассеяния от времени - характеристику обратного рассеяния. В блоке обработки 7 измеренную характеристику обратного рассеяния преобразуют так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей. Распределение длины биений по элементарным участкам выводится на дисплее устройства отображения 8.The device operates as follows. A sequence of probe pulses, the duration of which is several times longer than the beat length, from the probe pulse generator 1 is fed to the input of the optical radiation source 2, from the output of which the optical probe pulses through the optical splitter 3 arrive at the near end of the transmission line to the optical fiber 4. At the near end the transmission line, the signal of the reverse Rayleigh scattering from the optical fiber 4 through the optical splitter 3 is fed to the input of the polarization analyzer of optical radiation 5, with the output and which optical radiation of backward Rayleigh scattering of one polarization goes to the input of the photodetector 6, where it is converted into an electric signal, which from the output of the photodetector 6 goes to the input of the processing unit 7. In this case, the probe pulses from the second output of the generator 1 are fed to the second input of the processing unit 7, providing synchronization, which allows you to measure the dependence of the power of the backscatter from time to time - the characteristic of backscatter. In the processing unit 7, the measured backscattering characteristic is converted so that distortions caused by the shape and final duration of the probe pulses are suppressed, and a periodic component is distinguished, which is divided into elementary sections and the length of the beats in each elementary section is determined as half the period of this component. The distribution of the length of the beats on the elementary sections is displayed on the display of the display device 8.

Как известно, мощность обратного рассеяния оптического излучения одной поляризации при зондировании импульсами, длительность которых пренебрежимо мала по сравнению с временем распространения импульсов на длине биений, пропорциональна функции cos2 (2·z/LВ), где z - координата, LВ - длина биений. Тогда, в случае зондирования импульсами конечной длительности эта мощность будет пропорциональна функцииAs is known, the backscattering power of optical radiation of the same polarization when probed by pulses whose duration is negligible compared to the propagation time of pulses along the beat length is proportional to the function cos 2 (2 · z / L B ), where z is the coordinate, L B is the length beats. Then, in the case of probing by pulses of finite duration, this power will be proportional to the function

Figure 00000002
Figure 00000002

где P(t) - функция, описывающая форму импульса; Т - длительность зондирующего импульса; νg - групповая скорость распространения оптического сигнала в волокне.where P (t) is a function describing the shape of the pulse; T is the duration of the probe pulse; ν g is the group propagation velocity of the optical signal in the fiber.

Очевидно, что и в этом случае мощность обратного рассеяния оптического излучения одной поляризации будет включать периодическую составляющую с периодом, равным половине длины биений оптического волокна. Если известны форма и длительность зондирующих импульсов, то можно преобразовать характеристику обратного рассеяния оптического излучения одной поляризации, обеспечив подавление искажений, обусловленных формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделение периодической составляющей.Obviously, in this case, the backscattering power of the optical radiation of the same polarization will include a periodic component with a period equal to half the length of the beats of the optical fiber. If the shape and duration of the probe pulses are known, then the backscattering characteristic of optical radiation of the same polarization can be transformed, providing suppression of distortions caused by the shape and final duration of the probe pulses, and the selection of the periodic component.

На фиг.2 приведена характеристика обратного рассеяния оптического волокна одного элементарного участка длиной 1 км линии передачи общей протяженности 11 км, измеренная поляризационным оптическим рефлектометром обратного рассеяния при длительности зондирующего импульса 10 мкс. На фиг.3 приведена ее периодическая составляющая, выделенная после подавления искажений, обусловленных формой и конечной длительностью зондирующих импульсов. Рассчитанная по этой характеристике длина биений составляет 45,1 м. В качестве примера на фиг.4 приведена характеристика обратного рассеяния оптического волокна того же элементарного участка, измеренная при длительности зондирующего импульса 10 нс. Рассчитанная по этой характеристике длина биений составляет 45,00 м.Figure 2 shows the characteristic of the backscattering of an optical fiber of one elementary section with a length of 1 km of a transmission line of a total length of 11 km, measured by a polarizing optical backscattering reflectometer with a probe pulse duration of 10 μs. Figure 3 shows its periodic component, selected after suppressing distortions due to the shape and final duration of the probe pulses. The beat length calculated from this characteristic is 45.1 m. As an example, FIG. 4 shows the backscattering characteristic of an optical fiber of the same elementary region measured at a probe pulse duration of 10 ns. The beat length calculated according to this characteristic is 45.00 m.

Поскольку данный способ обеспечивает удовлетворительную погрешность измерения длины биений при увеличенной длительности зондирующих импульсов, то он позволяет обеспечивать существенно больший динамический диапазон оптических рефлектометров.Since this method provides a satisfactory error in measuring the length of the beats with an increased duration of the probe pulses, it allows for a significantly larger dynamic range of optical reflectometers.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент US 2006/028636 A1.1. Patent US 2006/028636 A1.

2. Патент US 2006/028637 A1.2. Patent US 2006/028637 A1.

3. Патент US 2006/066839 A1.3. Patent US 2006/066839 A1.

4. Патент US 2003/174312 A1.4. Patent US 2003/174312 A1.

5. Патент WO 2005/041449 A1.5. Patent WO 2005/041449 A1.

Claims (1)

Способ определения длины биений оптического волокна на участке линии передачи, заключающийся в том, что на ближнем конце волоконно-оптической линии передачи в оптическое волокно вводят последовательность оптических зондирующих импульсов, поступающий на ближний конец из оптического волокна сигнал обратного релеевского рассеяния подают на вход анализатора поляризации оптического излучения, на выходе которого принимают мощность оптического излучения одной поляризации и измеряют характеристику обратного рассеяния, отличающийся тем, что задают длительность зондирующих импульсов в несколько раз больше длины биений, предварительно преобразуют измеренную характеристику обратного рассеяния так, что подавляют искажения, обусловленные формой и конечной длительностью зондирующих импульсов, и выделяют периодическую составляющую, которую затем разбивают на элементарные участки и определяют длину биений на каждом элементарном участке как половину периода этой составляющей.A method for determining the beat length of an optical fiber in a portion of a transmission line, which is that a sequence of optical probing pulses is introduced into the optical fiber at the near end of the fiber optic transmission line, and an inverse Rayleigh scattering signal supplied to the proximal end from the optical fiber is input to the optical polarization analyzer radiation, the output of which take the power of the optical radiation of the same polarization and measure the backscattering characteristic, characterized in then the duration of the probe pulses is set several times longer than the beat length, the measured backscattering characteristic is preliminarily converted so that distortions caused by the shape and final duration of the probe pulses are suppressed, and the periodic component is extracted, which is then divided into elementary sections and the beat length is determined on each elementary plot as half the period of this component.
RU2006124063/28A 2006-07-04 2006-07-04 Method of determining optic fibre beat length at transmission line section RU2325037C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124063/28A RU2325037C2 (en) 2006-07-04 2006-07-04 Method of determining optic fibre beat length at transmission line section

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006124063/28A RU2325037C2 (en) 2006-07-04 2006-07-04 Method of determining optic fibre beat length at transmission line section

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006124063A RU2006124063A (en) 2008-01-27
RU2325037C2 true RU2325037C2 (en) 2008-05-20

Family

ID=39109286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006124063/28A RU2325037C2 (en) 2006-07-04 2006-07-04 Method of determining optic fibre beat length at transmission line section

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325037C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487478C2 (en) * 2011-10-07 2013-07-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Optical reflectometer
RU2698962C2 (en) * 2017-12-07 2019-09-02 ООО "ЛинкИн Тех" Method of localizing events on reflectograms of optical fibers group of one elementary cable section of fiber-optic transmission line

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487478C2 (en) * 2011-10-07 2013-07-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Optical reflectometer
RU2698962C2 (en) * 2017-12-07 2019-09-02 ООО "ЛинкИн Тех" Method of localizing events on reflectograms of optical fibers group of one elementary cable section of fiber-optic transmission line

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006124063A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9287972B2 (en) Distributed optical fiber sound wave detection device
Lu et al. Distributed vibration sensor based on coherent detection of phase-OTDR
JP6338153B2 (en) Mode coupling ratio distribution measuring method and mode coupling ratio distribution measuring apparatus
EP1747445B1 (en) Evaluating the position of a time-varying disturbance
CN108603773B (en) Photoelectric distributed measuring device based on Brillouin scattering
JP5105302B2 (en) Optical fiber characteristic measuring apparatus and optical fiber characteristic measuring method
US7920253B2 (en) Polarization optical time domain reflectometer and method of determining PMD
US11402295B2 (en) Optical fiber loss measurement device and optical fiber loss measurement method
US11320302B2 (en) High-rate distributed acoustic sensing using high-power light pulses
EP1526368A1 (en) Optical fiber polarization mode dispersion measurement method and measurement device
JPWO2004040241A1 (en) Distributed optical fiber sensor system
JP7435160B2 (en) Optical fiber vibration detection device and vibration detection method
JP3147616B2 (en) Distributed waveguide sensor
Liehr Fibre optic sensing techniques based on incoherent optical frequency domain reflectometry
JP5849056B2 (en) Optical pulse test apparatus and optical pulse test method
RU2325037C2 (en) Method of determining optic fibre beat length at transmission line section
JP7238507B2 (en) Vibration detection optical fiber sensor and vibration detection method
RU2407167C2 (en) Method of determining length of beats of optical fibre on section of transmission line
RU2400783C1 (en) Method of identifying multimode optical fibre with high differential modal delay
RU2393635C1 (en) Method of determining beat of optical fiber on transmission line section
RU2695058C1 (en) Multichannel fiber-optic device for recording vibration effects with one receiving registration module
JP6751371B2 (en) Spatial mode dispersion measuring method and spatial mode dispersion measuring apparatus
RU2655046C1 (en) Optical reflectometer
Wu et al. High performance distributed acoustic sensor based on ultra-weak FBG array
Kito et al. Simplified and fast acquirable BOTDA with frequency-swept probe pulse